Le parcours de Fabrice Villaumé, ingénieur de l’ENAC et ancien doctorant au LAAS, a déjà été évoqué dans la lettre du LAAS. La certification toute récente par l’EASA des systèmes Brake-to-vacate, BTV, et Runway Overrun Prevention System, ROPS, équipant désormais, en option, l’Airbus A380, mérite un retour sur une histoire remarquable, depuis le sujet de recherche appliquée de sa thèse jusqu’à la certification de ces dispositifs.

Après une thèse au LAAS, cofinancée par Airbus dans le cadre d’une convention CIFRE, commencée en 1998 autour de l’automatique non linéaire, et appliquée à un schéma de contrôle pour l’avion au sol, Fabrice Villaumé a proposé en 2002 ce schéma avec de nouvelles fonctions qui semblaient prometteuses. L’une d’entre elles a suscité l’intérêt car elle était susceptible de désengorger les aéroports en réduisant le temps d’occupation de la piste des avions lors de l’atterrissage : le système Brake-to-Vacate. Ce dispositif d’aide au pilote régule de manière optimale le freinage de l’avion en fonction de la bretelle de sortie de piste qu’il empruntera. La fonction ROPS a également retenu l’attention car elle concerne la prévention du risque de sortie de piste. En effet, elle évalue en temps réel ce risque lors de la phase finale de l’atterrissage et lors de la phase de freinage grâce à l’alerte de l’équipage si nécessaire, capable dés lors de prendre rapidement les décisions appropriées. Les sorties de pistes représentent aujourd’hui le premier risque d’accidents aériens, soit 20 % des accidents constatés en 2008 avec une tendance croissante confirmée lors des dix dernières années.

© Bruno Muthelet

En prévision d’une démonstration concrète et avec l’accord des dirigeants d’Airbus, le travail très personnel de la thèse a laissé la place à une phase de travail en équipe intégrée, passage obligé de la théorie à la phase opérationnelle. Les systèmes BTV et ROPS ont été conçus par une
équipe internationale à Toulouse et Filton, au Royaume-Uni. En exploitant le système de positionnement GPS installé sur l’A380 et les bases
de données aéroportuaires contenues dans le “On-Board Airport Navigation System” (OANS), combinés avec le pilote automatique et le système
de freinage automatique classique, appelé “Auto- Brake”, le système BTV donne aux pilotes une visibilité en temps réel sur les distances opérationnelles réalistes de freinage. Il rend alors possible la sélection d’une bretelle de sortie atteignable sur la piste. Il permet aussi l’évaluation opérationnelle en vol des distances d’atterrissage au cours de la phase d’approche. Dès lors que le pilote a choisi une bretelle de sortie, le système indique le temps estimé d’occupation des pistes et les délais minimums avant d’entreprendre le vol suivant. Au cours de la phase d’atterrissage ultérieure, et selon les conditions potentielles d’adhérence de la piste (piste humide ou sèche), la décélération de l’appareil est automatiquement régulée de telle manière qu’il atteigne la sortie choisie à la vitesse appropriée.

Décélération de l'avion modulée, confort des passagers
Le système BTV a été installé sur un A340-600 pour une campagne d’essais qui a débuté en 2004, à Toulouse puis, après affinage du prototype, à l’aéroport de Roissy Charles-de-Gaulle en 2005. L’immersion dans le trafic, répétée au cours de plusieurs essais, a été un succès. Le système étant suffisamment avancé, le début de l’industrialisation a commencé sur l’A380 en octobre 2006. Les premiers essais du système BTV sur l’A380 ont ainsi été menés en mai 2008. La certification par l’EASA, obtenue le 15 octobre dernier, ouvre la voie à son introduction sur l’A380 avec les clients de lancement Air France et Lufthansa. Les systèmes BTV et ROPS seront aussi dans la définition standard de l’avion A350 XWB à venir. Le système BTV, qui calcule le temps d’occupation des pistes selon différents paramètres et éclaire les choix du pilote dès la phase d’approche,
présente également l’avantage de moduler la décélération de l'avion et de diminuer l'énergie utilisée pour le freinage, tout en respectant le confort des passagers. Il réduit aussi le bruit, la consommation de carburant et l’émission de CO2 et limite l’utilisation de la poussée maximale des inverseurs sur des pistes sèches. Enfin, si on considère un nombre significatif d’avions équipés du système BTV, il pourra permettre
d’augmenter la capacité des pistes en heures de pointe de l’ordre de 5 à 15 % en fonction des configurations, et minimisant le temps d’occupation
des pistes, il permettra aux compagnies de maximiser le nombre de rotations des avions et la réduction du temps d’exposition à un risque d’incursion sur piste.
L'entrée en service a eu lieu lors du premier vol commercial de l'A380 aux couleurs d'Air France, le 20 novembre 2009 entre Paris et New-York.